KR102173476B1 - 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템에 관한 것이다.
상세하게는, 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템(1)에 있어서,
양안적외선카메라부(110)와, 항공기(H)의 비행 상태를 확인하는 비행상태센서부(120)로 형성되는 비행정보입력수단(100);과, 비행 시, 조종사 및 지상 운용자가 비행정보안전출력수단(300)을 통해, 항공기(H)의 비행 정보를 확인할 수 있도록, 상기 비행정보입력수단(100)으로부터 실시간으로 들어오는 영상 및 비행 상태의 정보를 가공, 처리하는 비행정보신호처리수단(200); 및 상기 비행정보신호처리수단(200)에 의해 가공, 처리된 영상 및 비행 상태의 정보를 조종사 및 지상 운용자가 즉시 가시적으로 확인할 수 있는 화면과, 청각적으로 확인할 수 있는 알림으로 출력시키는 비행정보안전출력수단(300);으로 구성되어,
조종사 및 지상 운용자에게 실시간으로 항공기(H)의 시각적 전방 영상 및 다양한 센서에 의한 지형지물과의 정확한 거리, 물체 이동 정보를 제공하여, 악천후 및 주, 야간 환경에서의 비행 시, 지형지물 및 이동하는 물체와의 충돌을 방지함으로서, 항공기(H)의 안전비행을 도모하는 것을 특징으로 한다.
이로 인해, 악천후 혹은 주, 야간 비행 시, 항공기(H)의 안전 비행을 도모하여, 지형지물과의 충돌로 인한 사고를 미연에 방지함으로서, 인명 및 항공기(H)의 파손 피해를 현저히 저하시킨다는 이점이 있다.

Description

비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템{Signal processing system for aircraft}

본 발명은, 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 양안 적외선 카메라 기반의 비행정보입력수단으로부터 실시간 들어오는 신호를 처리하여, 비행정보안전출력수단을 통해, 3차원으로 지형지물 및 비행에 방해되는 장애물을 탐지, 출력시켜, 비행 중, 조종사 및 지상 운용자의 시야가 확보되도록 함으로서, 운항의 안전을 도모하는 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리시스템에 관한 것이다.

항공기의 운항 시, 안개 및 강우 등의 갑작스런 악천후로 인해, 조종사의 안전 시야 확보가 어려워, 항공기의 계기 만에 의존하여 운항이 이루어질 때가 있다.

이는, 당연히 안전한 운항을 하기에는 한계가 있어, 비행 사고의 위험의 심각성이 극대화된다.

따라서, 비행 사고를 방지하기 위하여, 반드시 어떠한 상황에서도 조종사 및 지상 운용자의 시야를 확보할 수 있는 안전 시스템이 필요하다.

종래, 단안의 카메라를 이용하여, 전방의 시야를 확보하는 기술이 있지만, 일반적으로 단안의 카메라를 통해 출력되는 영상은, 대상물과 관련된 정확한 정보를 얻지 못한다는 문제점이 있다.

그러므로, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고, 양안 카메라 기술을 안전 시스템에 적용하여 지형지물 및 장애물을 동시에 맞추어야하는 별도의 신호처리 시스템이 필요하다.

즉, 조종사 및 지상 운용자에게 실시간으로 시각적 전방 영상과 여러 센서에 의한 신호를 처리하여, 정확한 거리 및 물체 이동 정보를 제공하는 기술, 시각화하는 기술이 통합된 안전 시스템이 제공되어야 한다.

이에, 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템에 관한 선행기술로서, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이,

대한민국 등록특허공보 제10-1281272호의 "원적외선 스테레오 카메라를 이용한 보행자 보호 방법 및 장치"(이하, '선행기술 1'이라 함.)는,

캘리브레이션된 원적외선 스테레오 카메라를 통해 영상을 획득하는 영상획득부, 획득된 영상을 통해 보행자를 인식하는 보행자 인식부, 인식된 보행자와의 거리정보 및 차량의 속도정보에 근거하여, 인식된 보행자와의 충돌 위험성을 판단하는 충돌 위험성 판단부 및 충돌 위험성이 있는 것으로 판단된 경우, 인식된 보행자와의 충돌을 회피하도록 제동장치를 제어하는 충돌 회피 제어부를 포함하여, 배경과 보행자를 정확히 구별, 보행자를 인식하고, 인식된 보행자와의 충돌 위험성을 판단하며, 충돌 위험성이 있는 보행자와의 충돌을 회피하도록 차량을 제어함으로서, 정확히 보행자를 보호할 수 있도록 하는 원적외선 스테레오 카메라를 이용한 보행자 보호 장치에 관한 것이다.

또 다른 선행기술로는, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이,

대한민국 공개특허공보 제10-2018-00540655호의 "적외선 스테레오 카메라 영상처리 장치"(이하, '선행기술 2'라 함.)로,

웨어러블 디바이스 전방의 영상을 획득하기 위해 상기 웨어러블 디바이스의 실내에서 상기 웨어러블 디바이스의 전면에 근접하게 위치하는 적외선 이미지 센서 및 상기 적외선 이미지 센서에서 획득되는 영상을 처리하는 프로세서를 포함하고, 전면 또는 배면이 상기 웨어러블 디바이스와 마주보게 배치되는 프로세싱 보드를 포함하는 적외선 스테레오 카메라에 관한 것이다.

살펴본 바와 같이, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2는, 적외선 스테레오 카메라를 이용하여 영상을 처리, 제공하는 기술로, 본 발명과 기술분야가 유사하다.

그러나, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2는, 영상 정보를 가공, 처리하고, 이를 조종사 및 지상 운용자에게 출력시키고자 하는 본 발명의 기술적 특징과는 상이하다.

즉, 본 발명과, 해결하고자 하는 과제(발명의 목적), 이를 해결하기 위한 해결수단 및 효과가 상이하므로 기술적 특징에 차이가 있다 할 것이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1281272호 (2013.06.26.) 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0054066호 (2018.05.24.)

이에, 본 발명은 상기 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

갑작스런 악천후 혹은 주, 야간 비행 중, 조종사 및 지상 운용자의 시야를 확보하여, 지형지물과의 충돌을 방지함으로서, 항공기가 안전하게 비행할 수 있도록 도모하는 항공기용 신호처리 시스템을 제공하는 데에 목적이 있다.

특히, 조종사 및 지상 운용자에게 실시간으로 3차원 영상 및 다양한 비행 정보가 출력되도록 함으로서, 항공기의 안전한 비행이 이루어지도록 하는 데 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 양안 적외선 카메라를 이용하여 촬영되는 영상이, 비행정보안전출력수단을 통해 조종사 및 지상 운용자에게 제공되도록 하되, 지형지물에 대한 3차원 영상 기반에 다양한 비행 정보가 함께 오버레이되어 출력되도록 함으로서, 비행 중의 항공기에 대한 정확한 정보가 전달되도록 하는 항공기용 신호처리 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

즉, 항공기 비행 중, 어떠한 비행 환경에서도 지형지물과의 충돌 등의 사고를 미연에 방지할 수 있는 항공기용 신호처리 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해 안출된 것으로서,

비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템에 있어서,

양안적외선카메라부와, 항공기의 비행 상태를 확인하는 비행상태센서부로 형성되는 비행정보입력수단;

비행 시, 조종사 및 지상 운용자가 비행정보안전출력수단을 통해, 항공기의 비행 정보를 확인할 수 있도록, 상기 비행정보입력수단으로부터 실시간으로 들어오는 영상 및 비행 상태의 정보를 가공, 처리하는 비행정보신호처리수단;

상기 비행정보신호처리수단에 의해 가공, 처리된 영상 및 비행 상태의 정보를 조종사 및 지상 운용자가 즉시 가시적으로 확인할 수 있는 화면과, 청각적으로 확인할 수 있는 알림으로 출력시키는 비행정보안전출력수단;으로 구성되어,

조종사 및 지상 운용자에게 실시간으로 항공기의 시각적 전방 영상 및 다양한 센서에 의한 지형지물과의 정확한 거리, 물체 이동 정보를 제공하여, 악천후 및 주, 야간 환경에서의 비행 시, 지형지물 및 이동하는 물체와의 충돌을 방지함으로서, 항공기의 안전비행을 도모하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서는 특허등록청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 상기 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면,

갑작스런 악천후 혹은 주, 야간 비행 중, 조종사 및 지상 운용자의 시야를 확보하여, 지형지물과의 충돌을 방지함으로서, 항공기가 안전하게 비행할 수 있도록 도모한다.

특히, 조종사 및 지상 운용자에게 실시간으로 3차원 영상 및 다양한 비행 정보가 출력되도록 함으로서, 정확한 정보의 제공으로 항공기의 안전한 비행이 이루어지도록 한다.

즉, 실시간으로 지형지물 및 항공기 비행에 방해가 될 수 있는 장애물을 탐지하고, 비행 중의 공간정보(거리, 위치)를 획득하여, 안정화된 영상을 제공하여 항공기의 비행을 보조한다.

또한, 양안 적외선 카메라를 이용하여 촬영되는 영상이, 비행정보안전출력수단을 통해 조종사 및 지상 운용자에게 제공되도록 하되, 지형지물에 대한 3차원 영상 기반에 다양한 비행 정보가 함께 오버레이되어 출력되도록 함으로서, 비행 중의 항공기에 대한 정확한 정보를 전달되도록 한다.

즉, 비행정보입력수단에 의해 획득된 항공기의 자세, 속도 및 고도 정보가 3차원 영상 기반에 오버레이되어, 항공기 비행 중, 어떠한 비행 환경에서도 지형지물과의 충돌 등의 사고를 미연에 방지할 수 있도록 한다.

또한, 양안 카메라 핵심기술 및 제품의 개발로 적외선 카메라 분야의 원천기술 및 응용기술의 향상과 신규시장 및 일자리 창출, 수입대체효과와 비용절감 효과, 인명 피해 최소화에 의한 인명 존중 사회가 구현되도록 한다.

좀 더 구체적으로,

기술적인 측면에서는,

소형화된 항공기용 양안 적외선 카메라 기술을 기반으로 육상용, 해상용, 자동차용, 특수 목적용 개인 화기까지의 기술 발전의 파급 효과를 미칠 수 있다.

또한, 획기적인 기술 적용에 의한 비행 중, 항공기의 사고 발생률을 현저히 감소시켜, 인명 및 환경을 보호할 수 있다.

경제적(산업적)인 측면에서는,

현재 적용되지 않고 있는 군사용(항공기, 육상 장비, 개인용 화기 등)과 민수용(선박, 자동차)의 양안 적외선 카메라의 신규 시장을 창출할 수 있으며,

2[년]에 1[회] 이상의 빈도로 발생하는, 비행 중의 항공기 사고의 방지로 인해 조종사 및 항공기가 보호되므로, 유지, 관리 비용이 현저히 절감될 수 있다.

사회적인 측면에서는,

사고 위험 회피 기술로, 비행 중의 항공기 사고 방지에 의한 사회적 비용을 현저히 감소시킬 수 있으며,

상황에 따라 다양한 재난에 대응할 수 있는 구조 장비로 운용되도록 하여, 인명 피해를 최소화시키는 구조 장비로 활용할 수 있다.

즉, 산악 및 해양, 산불 등, 조난자의 탐색 및 구조 활동에 적용되어 인명 피해를 최소화시키는 매우 효과적인 발명이라 하겠다.

도 1은 본 발명인 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템에 대한 개략도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명인 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템에 대한 구성도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명인 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템이 항공기에 적용된 실시 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명인 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템의 구성요소 중, 비행정보신호처리수단의 신호 처리 순서를 간략하게 순서도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명인 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템의 구성요소 중, 비행정보안전출력수단을 통해 출력되는 영상의 실시 예를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명인 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템의 구성요소 중, 비행정보안전출력수단을 통해 출력되는 영상의 또 다른 실시 예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명인 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템에 대한 선행기술의 대표도를 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템에 대한 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명인 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템에 대한 개략도를 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명인 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템에 대한 구성도를, 도 3은 본 발명인 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템이 항공기에 적용된 실시 예를 나타낸 것이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은,

비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템(1)에 있어서,

양안적외선카메라부(110)와, 항공기(H)의 비행 상태를 확인하는 비행상태센서부(120)로 형성되는 비행정보입력수단(100);

비행 시, 조종사 및 지상 운용자가 비행정보안전출력수단(300)을 통해, 항공기(H)의 비행 정보를 확인할 수 있도록, 상기 비행정보입력수단(100)으로부터 실시간으로 들어오는 영상 및 비행 상태의 정보를 가공, 처리하는 비행정보신호처리수단(200);

상기 비행정보신호처리수단(200)에 의해 가공, 처리된 영상 및 비행 상태의 정보를 조종사 및 지상 운용자가 즉시 가시적으로 확인할 수 있는 화면과, 청각적으로 확인할 수 있는 알림으로 출력시키는 비행정보안전출력수단(300);으로 구성되어,

조종사 및 지상 운용자에게 실시간으로 항공기(H)의 시각적 전방 영상 및 다양한 센서에 의한 지형지물과의 정확한 거리, 물체 이동 정보를 제공하여, 악천후 및 주, 야간 환경에서의 비행 시, 지형지물 및 이동하는 물체와의 충돌을 방지함으로서, 항공기(H)의 안전비행을 도모하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은, 악천후 및 주, 야간 환경에서의 항공기(H) 운항 시, 조종사 및 지상 운용자에게, 양안적외선카메라(110)를 이용하여, 3차원 지형지물 및 비행에 방해가 될 수 있는 장애물을 탐지한 정보와 함께, 비행상태센서부(120)로부터 획득되는 다양한 신호를 융합, 가공, 처리하여, 조종사 및 지상 운용자가 실시간으로 즉시 확인할 수 있도록 화면으로 출력시켜, 갑작스런 비행 환경의 변화에도 안전 시야를 확보할 수 있도록 하는, 항공기용 신호처리 시스템이다.

이러한, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면,

비행 중에 필요한 다양한 정보를 양안 적외선 카메라 및 다양한 센서를 이용하여 획득하는 비행정보입력수단(100)은,

실시간으로 항공기(H)의 진행 방향의 지형지물과, 비행에 방해될 수 있는 장애물을 촬영하는 양안적외선카메라부(110);

센서에 의해 실시간으로 항공기(H)의 대한 비행 상태를 획득하는 비행상태센서부(120);로 구성되되,

양안적외선카메라부(110)는,

적외선으로 전방 지형지물 및 장애물을 감지하여 좌, 우측 영상 정보를 획득하고,

비행상태센서부(120)는,

가속도계 센서와 자이로 센서, 디지털 자계 나침반, 72[채널]의 5[Hz]의 GPS로 이루어진 비행자세센서모듈(121);

기압고도계, 지표고도계, GPS고도계로 이루어진 고도계센서모듈(122);

항공기(H)의 최대 5[Km]의 범위를 측정하는 레이저거리측정센서모듈(123);로 구성되어, 비행 상태에 대한 정보(비행 자세, 고도, 지형지물 및 장애물과의 거리)를 획득한다.

한편, 상기 비행정보입력수단(100)을 통해 획득되는 정보를 가공, 처리하는 비행정보신호처리수단(200)은,

비행정보입력수단(100)으로부터 입력되는 영상을 특수한 영상 저장용 기억장치에 보관하여, 양안 적외선 영상 데이터로 처리하는 프레임그래버모듈(210);

양안적외선카메라부(110)로부터 촬영되는 영상의 불균형을 해소, 보정하는 불균일보정모듈(220);

내부에 좌우밸런서(L/R Balancer), 좌우시퀀서(L/R Sequencer), 클럭발생기(Clock Generator), 각종 통신 인터페이스(Interface)로 구성된 스테레오처리모듈(230);

디텍터 전원 및 Bias, TEC(Thermal Electric Clooer) 전원, FPGA(Field Programmable Gate Array), 기타 전자 부품의 전원, 양안적외선카메라부(110)에서 요구하는 고품질의 전원으로 이루어진 전원제어모듈(240);

각종 커뮤니케이션(Communication) 블록으로 이루어져, 비행정보입력수단(100) 및 비행정보안전출력수단(300)과의 데이터 전송이 가능하도록 하는 통신제어모듈(250);

비행정보입력수단(100)의 다양한 센서로부터 들어오는 신호를 기초로 항법 정보와 융합하는 데이터융합모듈(260);

상기 프레임그래버모듈(210)에 의해 처리된 스테레오 적외선 영상에, 데이터융합모듈(260)의 정보를 오버레이 처리하는 영상오버레이모듈(270);

양안적외선카메라부(110) 고장 시, 3차원의 영상을 2차원의 영상으로 처리하는 외눈영상처리모듈(280);로 구성되어,

비행정보안전출력수단(300)을 통해 조종사 및 지상 운용자가 용이하게 확인할 수 있도록, 비행정보입력수단(100)으로부터 들어오는 전반적인 비행 정보에 대한 신호를 가공, 처리한다.

이때, 불균일보정모듈(220)은, 프런트 엔드(Front end)의 디지털 신호를 입력받아 영상의 불균일을 보정, 처리하는 핵심적인 기능을 수행한다.

이와 같은, 불균일보정모듈(220)은, 디텍터의 비 균일성과 오프셋(offset), 게인(gain)의 보정 기능을 구현하고 있으며, 기본적인 개념은 하기의 [표 1]과 같다.

[표 1]

상기 [표 1]은, 단순히 오프셋(offset)을 맞춰주는 기능을 하지만, 각각의 픽셀(Pixel) 처리에 있어, 프레임(frame)별로 오프셋(offset)과 게인(gain)의 조정이 다른 좌측적외선카메라모듈(111) 및 우측적외선카메라모듈(112)의 기능이 빠른 시간에 적응되도록 한다.

또한, 불균일보정모듈(220)은, 회로적인 구성면에서 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 메모리 등 단순 구성으로 되어 있지만, 실제 많은 회로가 내장되어 있다.

예를 들어, 비디오 이미지 프로세서 등을 이용하여, 내부적으로 많은 영상 품질을 향상시킬 수 있으며, 다양한 영상 필터의 적용과 보상 기법으로, 한쪽으로 치우친 데이터(Disparity data)의 충실도를 가져올 수 있다.

이러한, 불균일보정모듈(220)의 주(主) 기능 구성으로는, 영상의 불균일 처리, Bad & Dead Pixel Replacement, Fixed Pattern Noise Reducer로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 스테레오처리모듈(230)은, 모두 양안적외선카메라부(110)의 기능을 요구하는 동기화(Synchronized) 기능으로 구성되어 있으며, 이를 수행하기 위한 DSP(Digital Signal Processor) 기반 프로세서로 구축된다.

이와 더불어, 동기화(Synchronized) 기능을 지원하기 위한 클럭발생기(Clock Generator)가 있어, 양안적외선카메라부(110)의 기능이 필요한 다양한 Sync 신호와 제어 신호, 그리고 통신 기준 신호를 발생시킬 수 있다.

또한, 전원제어모듈(240)은, 다양한 전원 필터와 전원 종류로 구성되는데, 최대 부하 상태 시, 노이즈(Noise) 필터가 작동되어, 주변 노이즈(Noise)의 영향이 최소화된 전원을 공급함으로서, 열 문제가 고려된 최적의 상태로 동작할 수 있도록 한다.

또한, 각종 통신 노이즈(Noise)를 제거하여, 양안 적외선 카메라의 주변 노이즈(Noise)에 의한 영향을 최소화하며, 유지, 보수의 원활화를 위해, 표준화, 호환성이 유지되도록 준비된다.

한편, 상기 비행정보신호처리수단(200)에 의해 가공, 처리된 정보를 조종사 및 지상 운영자에게 출력되도록 하는 비행정보안전출력수단(300)은,

비행자세센서모듈(121), 고도계센서모듈(122), 레이저거리측정센서모듈(123)로부터 획득되는 정보를 화면에 출력시키는 센서값출력모듈(310);

양안적외선카메라부(110)로부터 획득되는 영상을 정합하여 화면에 출력시키는 공간정보출력모듈(320);

상기 센서값출력모듈(310) 및 공간정보출력모듈(320)로 출력되는 정보를 오버레이하여 출력시키는 오버레이출력모듈(330);

상기 센서값출력모듈(310) 및 공간정보출력모듈(320)을 통해 출력되는 정보를 바탕으로, 비행에 방해가 될 수 있는 장애물이 인식될 경우, 이를 회피할 수 있도록 시각적, 청각적인 알림을 출력, 발생시키는 알림발생출력모듈(340);로 구성되되,

알림발생출력모듈(340)은,

움직임이 있는 장애물을 추적하는 자동추적모듈(341);

움직임이 없는 장애물을 감지하는 사물감지모듈(342);로 구성되어,

조종사 및 지상 운용자에게 안전비행에 필요한 다양하고 정확한 정보가 출력, 제공되도록 한다.

정리하여, 본 발명은, 상기와 같은, 비행정보입력수단(100), 비행정보신호처리수단(200), 비행정보안전출력수단(300)으로 인해,

비행 중, 조종사 및 지상 운용자에게 관심영역에 탐지된 장애물의 거리 정보와, 탐지된 장애물과의 회피 거리에 따른 상대 안전거리 및 시간 정보를 제공하여, 안전 비행의 임무를 완수할 수 있도록 한다.

한편, 도 4는 본 발명인 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템(1)의 구성요소 중, 비행정보신호처리수단(200)의 신호 처리 순서를 간략하게 순서도로 나타낸 것이며, 도 5는 비행정보안전출력수단(300)을 통해 출력되는 영상의 실시 예를 나타낸 것이다.

이때, 도 5의 (a)는, 다양한 비행 정보가 조종사 및 지상 운용자에게 출력되는 영상에 오버레이되기 전이며, (b)는, 최종적으로 조종사 및 지상 운용자에게 출력되는 화면에 대한 실시 예이다.

또한, 도 6은 본 발명인 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템(1)의 구성요소 중, 비행정보안전출력수단(300)을 통해 출력되는 영상의 또 다른 실시 예를 나타낸 것이다.

이때, 도 6의 (a)는 본 발명이 적용된 항공기(H)에 출력되는 화면에 대한 실시 예이며, (b)는 종래 기술, 즉, 본 발명이 적용되기 전에 항공기(H)에 출력되는 화면에 대한 실시 예이다.

참고하여, 본 발명에서의 '악천후'라 함은, 강우, 눈, 안개, 연무 등을 의미한다.

더하여서, 본 발명의 설명을 좀 더 첨부하면,

Communication 블록은, 각종 Communication 블록으로 구성되어 있으며, 예를 들어, 비행정보입력수단(100), 비행정보신호처리수단(200), 비행정보안전출력수단(300)과의 data 전송 & camera control, RS170 Analog Video Out, UART 등, 기타 시험하기 위한 Interface로 구성될 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

따라서, 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있으므로, 본 발명의 실시 예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 아니되며 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

본 발명은 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템에 관한 것으로서, 이를 제작하는 제작업(지형지물을 촬영하는 카메라 및 짐벌) 및 판매업, 카메라 및 다양한 센서로부터 들어오는 신호를 가공, 처리하는 소프트웨어 관련 산업, 이러한 시스템이 적용되는 항공기 산업, 등 다양한 산업분야 증진에 기여하는 데에 적용할 수 있다.

또한, 나아가, 무인비행기 산업 및 로봇 분야, 육상용, 해상용, 자동차용 장비 및 특수 목적용 개인 장비 등의 산업분야 증진에 기여하는 데 적용할 수 있다.

1: 비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템
100: 비행정보입력수단 110: 양안적외선카메라부
120: 비행상태센서부 121: 비행자세센서모듈
122: 고도계센서모듈 123: 레이저거리측정센서모듈
200: 비행정보신호처리수단 210: 프레임그래버모듈
220: 불균일보정모듈 230: 스테레오처리모듈
240: 전원제어모듈 250: 통신제어모듈
260: 데이터융합모듈 270: 영상오버레이모듈
280: 외눈영상처리모듈
300: 비행정보안전출력수단 310: 센서값출력모듈
320: 공간정보출력모듈 330: 오버레이출력모듈
340: 알림발생출력모듈 341: 자동추적모듈
342: 사물감지모듈
H: 항공기

Claims (1)

1. 양안적외선카메라부(110)와, 항공기(H)의 비행 상태를 확인하는 비행상태센서부(120)로 형성되는 비행정보입력수단(100),
   비행 시, 조종사 및 지상 운용자가 비행정보안전출력수단(300)을 통해, 항공기(H)의 비행 정보를 확인할 수 있도록, 비행정보입력수단(100)으로부터 실시간으로 들어오는 영상 및 비행 상태의 정보를 가공, 처리하는 비행정보신호처리수단(200),
   상기 비행정보신호처리수단(200)에 의해 가공, 처리된 영상 및 비행 상태의 정보를 조종사 및 지상 운용자가 즉시 가시적으로 확인할 수 있는 화면과, 청각적으로 확인할 수 있는 알림으로 출력시키는 비행정보안전출력수단(300)으로 이루어진,
   비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템(1)에 있어서,
   비행정보입력수단(100)은,
   실시간으로 항공기(H)의 진행 방향의 지형지물과, 비행에 방해될 수 있는 장애물을 촬영하는 양안적외선카메라부(110);
   센서에 의해 실시간으로 항공기(H)의 대한 비행 상태를 획득하는 비행상태센서부(120);로 구성되되,
   양안적외선카메라부(110)는,
   적외선으로 전방 지형지물 및 장애물을 감지하여 좌, 우측 영상 정보를 획득하고,
   비행상태센서부(120)는,
   가속도계 센서와 자이로 센서, 디지털 자계 나침반, 72[채널]의 5[Hz]의 GPS로 이루어진 비행자세센서모듈(121);
   기압고도계, 지표고도계, GPS고도계로 이루어진 고도계센서모듈(122);
   항공기(H)의 최대 5[Km]의 범위를 측정하는 레이저거리측정센서모듈(123);로 구성되어,
   비행 상태에 대한 비행 자세, 고도, 지형지물 및 장애물과의 거리 정보를 획득하고,
   비행정보신호처리수단(200)은,
   비행정보입력수단(100)으로부터 입력되는 영상을 특수한 영상 저장용 기억장치에 보관하여, 양안 적외선 영상 데이터로 처리하는 프레임그래버모듈(210);
   양안적외선카메라부(110)로부터 촬영되는 영상의 불균형을 해소, 보정하는 불균일보정모듈(220);
   내부에 좌우밸런서(L/R Balancer), 좌우시퀀서(L/R Sequencer), 클럭발생기(Clock Generator), 각종 통신 인터페이스(Interface)로 구성된 스테레오처리모듈(230);
   디텍터 전원 및 Bias, TEC(Thermal Electric Clooer) 전원, FPGA(Field Programmable Gate Array), 기타 전자 부품의 전원, 양안적외선카메라부(110)에서 요구하는 고품질의 전원으로 이루어진 전원제어모듈(240);
   각종 커뮤니케이션(Communication) 블록으로 이루어져, 비행정보입력수단(100) 및 비행정보안전출력수단(300)과의 데이터 전송이 가능하도록 하는 통신제어모듈(250);
   비행정보입력수단(100)의 다양한 센서로부터 들어오는 신호를 기초로 항법 정보와 융합하는 데이터융합모듈(260);
   상기 프레임그래버모듈(210)에 의해 처리된 스테레오 적외선 영상에, 데이터융합모듈(260)의 정보를 오버레이 처리하는 영상오버레이모듈(270);
   양안적외선카메라부(110) 고장 시, 3차원의 영상을 2차원의 영상으로 처리하는 외눈영상처리모듈(280);로 구성되어,
   비행정보안전출력수단(300)을 통해 조종사 및 지상 운용자가 용이하게 확인할 수 있도록, 비행정보입력수단(100)으로부터 들어오는 전반적인 비행 정보에 대한 신호를 가공, 처리하되,
   불균일보정모듈(220)은, 프런트 엔드(Front end)의 디지털 신호를 입력받아 영상의 불균일을 보정, 처리하는 핵심적인 기능을 수행하고,
   비행정보안전출력수단(300)은,
   비행자세센서모듈(121), 고도계센서모듈(122), 레이저거리측정센서모듈(123)로부터 획득되는 정보를 화면에 출력시키는 센서값출력모듈(310);
   양안적외선카메라부(110)로부터 획득되는 영상을 정합하여 화면에 출력시키는 공간정보출력모듈(320);
   상기 센서값출력모듈(310) 및 공간정보출력모듈(320)로 출력되는 정보를 오버레이하여 출력시키는 오버레이출력모듈(330);
   상기 센서값출력모듈(310) 및 공간정보출력모듈(320)을 통해 출력되는 정보를 바탕으로, 비행에 방해가 될 수 있는 장애물이 인식될 경우, 이를 회피할 수 있도록 시각적, 청각적인 알림을 출력, 발생시키는 알림발생출력모듈(340);로 구성되되,
   알림발생출력모듈(340)은,
   움직임이 있는 장애물을 추적하는 자동추적모듈(341);
   움직임이 없는 장애물을 감지하는 사물감지모듈(342);로 구성되어,
   조종사 및 지상 운용자에게 실시간으로 항공기(H)의 시각적 전방 영상 및 다양한 센서에 의한 지형지물과의 정확한 거리, 물체 이동 정보를 제공하여, 악천후 및 주, 야간 환경에서의 비행 시, 지형지물 및 이동하는 물체와의 충돌을 방지함으로서, 항공기(H)의 안전비행을 도모하는 것을 특징으로 하는,
   비행 안전 시야 확보를 위한 항공기용 신호처리 시스템.

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